在不加热的情况下分离和净化化学物质将大大降低整个过程的能源消耗和这一过程对环境的有害影响。分子分离过程对于原材料、日用化学品和特殊燃料的生产是至关重要的。这些材料生产过程中超过50%的能源用于分离和净化过程，其中主要包括真空和低温蒸馏。化学品制造商现在正在研究温和的热方法，如膜和吸附剂材料，因为它们比以往任何时候都更加了解节省能源和防止污染的需求。多孔材料，如沸石、金属有机骨架材料(MOFs)和共价有机骨架材料(COFs)，由于其高的比表面积和稳定的孔隙使其成为气体和烃类分子分离的理想候选材料，在工业分离领域占据主导地位。

有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学Niveen M. Khashab等人，介绍了分子主客体化学的主要进展，以设计“按需”分离过程，并概述了这一前景广阔的技术的未来挑战和机遇。

本文要点

1）与热驱动蒸馏相比，多孔材料的分离过程可以节省70%-90%的能源成本。然而，大多数多孔材料的热稳定性、化学稳定性和湿气稳定性都很低，而且溶液加工能力有限，这极大地限制了多孔材料的广泛工业应用。固有多孔材料（如环糊精（CD），瓜环化合物（CB），柱状芳烃（P），三苯胺（T）和多孔有机笼（POC））在气体净化和苯衍生物分离方面表现出优异的性能。IPMs可以很容易地扩大规模，并且相当稳定和溶液可处理，因此有助于从传统的能源密集型分离技术进行有利的技术改造。

2）本质上，多孔分子材料(IPMs)是一类由分子大环或笼子组成的多孔分子材料，这些分子大环或笼子能吸收客体进入其固有腔体或其周围。IPM的范围从离散的多孔分子到具有通过弱超分子相互作用保持在一起的无定形或高度结晶结构的组件。

3）与配位或动态共价键构成的多孔骨架相比，IPM具有高的热，化学和湿气稳定性，并在临界条件下保持其孔隙率。此外，固有的孔隙度使IPM在固态，液态（有机或水性）和气态下具有出色的主客体性能，可进一步用于构建多种分离策略，例如固气吸附，固液吸收，和液液萃取。工程化IPM中主-客交互作用的多样性为开发理想的“分子筛”提供了过多的可能性。

参考文献：

Gengwu Zhang et al. Intrinsically Porous Molecular Materials (IPMs) for Natural Gas and Benzene Derivatives Separations. Acc. Chem. Res., 2020.

DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00582

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00582